Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spinnenseide gentechnologisch erzeugbar

25.11.2004


Dünner wie menschliches Haar, aber reißfester als ein Stahlfaden: Spinnenfäden halten hohen Belastungen Stand. Erstmals kann dieses außergewöhnliche Naturprodukt auf künstlichem Weg hergestellt werden.



Naturmaterialien sind meist widerstandsfähiger als ihre Imitationen - Spinnenseide im Besonderen ist eines der stabilsten Materialien überhaupt. Während die meisten Gliedertiere nur eingeschränkt von der Fähigkeit Gebrauch machen, Seiden zu produzieren, haben sich Spinnen in einer über 300 Millionen Jahre dauernden Evolution zu Seidenspezialisten entwickelt. Die Arbeitsgruppe um Dr. Thomas Scheibel am Lehrstuhl für Biotechnologie (Prof. Johannes Buchner) der Technischen Universität in Garching versucht erfolgreich, von den Tieren zu lernen.



Spinnenseiden bestehen aus langen, über Jahrmillionen optimierten Eiweißketten, die die Spinne zu einem festen Faden verarbeitet. Durch die spezielle molekulare Anordnung wird das Material sehr dehnbar, extrem belastbar und enorm zugfest - und dennoch ist es viel elastischer als zum Beispiel Kevlar. Spinnenseide ist leicht und wasserfest, hat aber dennoch ein hohes Wasseraufnahmevermögen, vergleichbar dem von Wolle. Sie widersteht mikrobiologischen Angriffen und ist doch biologisch abbaubar. Spinnenseiden können stärker als Stahl und elastischer als Gummi sein. Nur so kann das Spinnennetz die Wucht abfangen, mit der etwa ein Käfer aus vollem Flug aufprallt.

Naturseide wird seit Jahrtausenden in traditionellen, landwirtschaftlichen Produktionsverfahren von den Kokons des Schmetterlings gewonnen. Wegen des kannibalischen Verhaltens von Spinnen ist es jedoch nicht möglich, diese Tiere in großem Maßstab zu züchten und Seide zu produzieren. Spinnenseide ist daher ein äußerst wertvoller Naturstoff. Könnte man sie im Labor produzieren, wäre dies der Anfang einer vollkommen neuen Generation umweltverträglicher, energiesparend herzustellender Werkstoffe.

Die Forschungsarbeiten des Teams um Thomas Scheibel -- Entwicklung rekombinanter Produktionsverfahren für Spinnenseidenproteine - ist daher ein großer Schritt auf dem Weg zur industriellen Herstellung dieses begehrten Materials. Die Wissenschaftler konnten gleich zwei neue Methoden etablieren, die auf traditionellen, kostengünstigen Fermentationsprozessen basieren. So wurde eine Grundlage geschaffen, Spinnenseidenfäden ?im Reagenzglas" und für die industrielle Nutzung herzustellen. Eine Methode basiert auf Zelllinien von Schmetterlingen. Mittels Viren schleusten die TUM-Biotechnologen die originalen Gene für Spinnenseiden in Schmetterlingszellen ein, die daraufhin strukturierte Spinnenseide bildeten. So gelang es, naturgetreue Spinnenseidenproteine in ausreichender Menge zu produzieren und erste Fäden zu erzeugen.

Grundlage des zweiten Verfahrens ist ein Bakterienwirtssystem, in dem sich Gene sehr leicht manipulieren lassen. Dieses System erlaubt es, Gene und somit Proteine maßzuschneidern oder auch gezielt neu zu konstruieren, um so Fäden mit definierten Eigenschaften zu generieren. In einem Klonierungssystem werden Fragmente von Seidengenen beliebig zusammengesetzt. So entstehen Proteine, die sich von natürlichen Spinnenseiden ableiten, aber für veränderte Produktanforderungen modifiziert und ?umgebaut" werden können. Mit diesem Verfahren lässt sich eine Grundlage für Fäden mit definierten Eigenschaften bilden.

Mit Unterstützung des Erfinderbüros der TUM und der Hochschulpatentinitiative Bayern Patent meldeten die TUM-Wissenschaftler ihre beiden Verfahren zum Patent an. Für die wissenschaftlichen Leistungen, die zu diesem Erfolg führten, wurde Thomas Scheibel im September 2004 mit dem 1. Rang des Junior Scientist Awards der Werkstoffwoche 2004 ausgezeichnet. Das etablierte Produktionssystem lässt große Erfolge erwarten - schon mehrere Industrieunternehmen zeigten Interesse an den Seidenfäden made by TUM. So wurde bereits ein Materialübernahmevertrag mit einem international agierenden Chemieunternehmen geschlossen.

Kontakt:
Dr. Thomas Scheibel
Technische Universität München
Lehrstuhl für Biotechnologie
Tel.: (089) 289-13179
E-Mail: Thomas.Scheibel@ch.tum.de

Dieter Heinrichsen M.A. | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-muenchen.de

Weitere Berichte zu: Biotechnologie Fäden Protein Spinnenseide Spinnenseiden

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz
27.07.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse
27.07.2017 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie